DE102021207933A1 - Battery module with a plurality of battery cells and method for producing one - Google Patents

Battery module with a plurality of battery cells and method for producing one Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (2), welche jeweils elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind, und mit einer Schalteinrichtung (3), welche einen ersten Anschluss (31) und einen zweiten Anschluss (32) aufweist, wobei ein erstes elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement (41) den ersten Anschluss (31) der Schalteinrichtung (3) elektrisch leitend mit einem ersten Anschluss (51) eines Sicherungselements (5) verbindet und ein zweiter Anschluss (52) des Sicherungselements (5) mit einem Spannungsabgriff (61) einer endständig angeordneten Batteriezelle (2, 21) elektrisch leitend verbunden ist und ein zweites elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement (42) den zweiten Anschluss (32) der Schalteinrichtung (3) elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff (62) des Batteriemoduls (1) verbindet.The invention relates to a battery module with a plurality of battery cells (2), which are each electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel, and with a switching device (3) which has a first connection (31) and a second connection (32). , wherein a first electrically conductive connecting element (41) electrically conductively connects the first terminal (31) of the switching device (3) to a first terminal (51) of a fuse element (5) and a second terminal (52) of the fuse element (5) to a voltage tap (61) of a battery cell (2, 21) arranged at the end and a second electrically conductive connecting element (42) electrically conductively connects the second terminal (32) of the switching device (3) to a voltage tap (62) of the battery module ( 1) connects.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.The invention is based on a battery module with a plurality of battery cells according to the species of the independent claim. The subject of the present invention is also a method for the production of such.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden werden und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.It is known from the prior art that a battery module has a plurality of individual battery cells, each of which has a positive voltage tap and a negative voltage tap, the respective voltage taps being electrically conductive for an electrically conductive serial and/or parallel connection of the plurality of battery cells to one another are connected to each other and can thus be interconnected to form the battery module. Battery modules, for their part, are also connected together to form batteries or entire battery systems.

Zudem weisen solche Batteriemodule häufig Schalteinrichtungen wie bspw. ein Relais auf, die eine Spannungsfreiheit üblicherweise am positiven Pol des Batteriemoduls regeln sollen. Solche Schalteinrichtungen führen somit den maximalen Strom des jeweiligen Batteriemoduls und erzeugen grundsätzlich vergleichbar viel Wärme.In addition, such battery modules often have switching devices such as a relay, for example, which are usually intended to regulate the absence of voltage at the positive pole of the battery module. Such switching devices thus carry the maximum current of the respective battery module and basically generate a comparable amount of heat.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, diese abzugebende Wärme beispielsweise über eine Oberfläche der Schalteinrichtung oder auch eines Stromleiters, der die Schalteinrichtung mit einer Batteriezelle elektrisch leitend verbindet, mittels Konvektion an eine Umgebungsluft des Batteriemoduls abzugeben.It is also known from the prior art to dissipate this heat to be emitted, for example via a surface of the switching device or a current conductor which electrically conductively connects the switching device to a battery cell, by means of convection to ambient air of the battery module.

Stand der Technik sind bspw. die Dokumente US 2018/0026315 oder DE 10 2013 218 668 .State of the art are, for example, the documents US2018/0026315 or DE 10 2013 218 668 .

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine Sicherheit des Batteriemoduls bspw. im Falle eines Kurzschlusses erhöht ist.A battery module with a plurality of battery cells with the features of the independent claim offers the advantage that the safety of the battery module is increased, for example in the event of a short circuit.

Dazu wird erfindungsgemäß ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere als Lithium-lonen-Batteriezellen ausgebildet. Weiterhin sind die Batteriezellen jeweils elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Dazu können die Batteriezellen jeweils einen ersten Spannungsabgriff, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff, insbesondere einen negativen Spannungsabgriff, aufweisen, die miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, sodass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist.For this purpose, a battery module with a plurality of battery cells is made available according to the invention. The battery cells are designed in particular as lithium-ion battery cells. Furthermore, the battery cells are each electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel. For this purpose, the battery cells can each have a first voltage tap, in particular a positive voltage tap, and a second voltage tap, in particular a negative voltage tap, which are electrically conductively connected to one another by means of cell connectors, so that an electrically serial and/or parallel connection is formed.

Das Batteriemodul umfasst zudem eine Schalteinrichtung mit einem ersten Anschluss und mit einem zweiten Anschluss. Ein erstes elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement verbindet den ersten Anschluss der Schalteinrichtung elektrisch leitend mit einem ersten Anschluss eines Sicherungselements. Ein zweiter Anschluss des Sicherungselements ist weiterhin elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff einer endständig angeordneten Batteriezelle verbunden. Insbesondere ist der Spannungsabgriff der endständig angeordneten Batteriezelle dabei ein erster Spannungsabgriff bzw. positiver Spannungsabgriff. Ein zweites elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement verbindet den zweiten Anschluss der Schalteinrichtung elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff des Batteriemoduls. Insbesondere ist der Spannungsabgriff des Batteriemoduls dabei ein positiver Spannungsabgriff.The battery module also includes a switching device with a first connection and with a second connection. A first electrically conductive connecting element electrically conductively connects the first terminal of the switching device to a first terminal of a fuse element. A second terminal of the fuse element is also electrically conductively connected to a voltage tap of a battery cell arranged at the end. In particular, the voltage tap of the terminally arranged battery cell is a first voltage tap or positive voltage tap. A second electrically conductive connection element electrically conductively connects the second connection of the switching device to a voltage tap of the battery module. In particular, the voltage tap of the battery module is a positive voltage tap.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine Schalteinrichtung grundsätzlich dazu dient, einen Stromkreis dahingehend zu schalten, dass dieser entweder offen oder geschlossen ist. Die Schalteinrichtung kann hierbei bspw. als Halbleiterschalter, welche auch als Transistoren, Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistoren (oder kurz MOSFET) oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (oder kurz IGBT) bekannt sind, ausgebildet sein. Weiterhin kann die Schalteinrichtung hierbei bspw. auch als Relais ausgebildet sein, welches grundsätzlich ein durch elektrischen Strom betriebener Schalter mit in der Regel zwei Schaltstellungen ist, und in welchem ein elektrischer Kontakt bspw. durch eine elektromagnetische Kraft geöffnet und geschlossen werden kann.At this point it should be noted that a switching device basically serves to switch an electric circuit in such a way that it is either open or closed. In this case, the switching device can be embodied, for example, as semiconductor switches, which are also known as transistors, metal oxide semiconductor field effect transistors (or MOSFET for short) or bipolar transistors with an insulated gate (or IGBT for short). Furthermore, the switching device can also be designed as a relay, for example, which is basically a switch operated by electric current, usually with two switching positions, and in which an electrical contact can be opened and closed, for example, by an electromagnetic force.

An dieser Stelle sei ferner angemerkt, dass ein Sicherungselement grundsätzlich dazu dient, einen Schutz gegen eine Überlast oder einen Kurzschluss darzustellen. Schmelzsicherungen umfassen bspw. einen vergleichbar dünnen Schmelzdraht, der in der Art ausgebildet ist, dass dieser bei erhöhtem Strom schmilzt.At this point it should also be noted that a fuse element basically serves to provide protection against an overload or a short circuit. Fusible links include, for example, a comparably thin fuse wire which is designed in such a way that it melts when the current increases.

Es ist zweckmäßig, wann das erste elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement und/oder das zweite elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement wärmeleitend in einer Aufnahme des Gehäuses des Batteriemoduls aufgenommen sind. Dadurch kann eine zuverlässige Entwärmung ausgebildet werden.It is expedient when the first electrically conductive connecting element and/or the second electrically conductive connecting element are held in a heat-conducting manner in a receptacle of the housing of the battery module. Reliable cooling can thereby be formed.

An dieser Stelle sei hierzu angemerkt, dass mit einer solchen erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriemoduls insbesondere auch der positive Spannungsabgriff der endständig angeordneten Batteriezelle, welcher eine vergleichbar hohe thermische Belastung erfährt, zuverlässig entwärmt werden kann.At this point it should be noted that with such an embodiment of the battery module according to the invention, in particular the positive voltage tap of the terminally arranged battery cell, which is subjected to a comparably high thermal load, can also be reliably cooled.

Insgesamt kann damit auch bei vergleichbar hohen Anforderungen an das Batteriemodul beispielsweise einem durchschnittlichen Dauerstrom von 200 A oder einem maximalen Strom von 600 A für 10 Sekunden eine zuverlässige Entwärmung der Schalteinrichtung und des positiven Spannungsabgriffs der endständig angeordneten Batteriezelle zur Verfügung gestellt werden. Somit kann eine maximale Temperatur an dem positiven Spannungsabgriff der endständig angeordneten Batteriezelle oder der Schalteinrichtung vergleichbar gering gehalten werden und insbesondere kann dadurch auch die Lebensdauer des gesamten Batteriemoduls erhöht werden.Overall, even with comparably high demands on the battery module, for example an average continuous current of 200 A or a maximum current of 600 A for 10 seconds, reliable cooling of the switching device and the positive voltage tap of the battery cell arranged at the end can be provided. A maximum temperature at the positive voltage tap of the terminally arranged battery cell or the switching device can thus be kept comparably low and in particular the service life of the entire battery module can also be increased as a result.

Zweckmäßigerweise ist in der Aufnahme weiterhin ein wärmeleitend ausgebildetes Ausgleichsmaterial angeordnet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Ausgleichsmaterial auch als Thermal Interface Material (oder kurz TIM) bekannt ist. Insbesondere kann das Ausgleichsmaterial auch elektrisch isolierend ausgebildet sein, um eine elektrische Isolation auszubilden. Insbesondere kann dieses Material bevorzugt ausgewählt sein aus einem Epoxid oder einem Silikon oder einem Polyurethan (oder kurz PU).A thermally conductive compensating material is also expediently arranged in the receptacle. At this point it should be noted that the compensation material is also known as thermal interface material (or TIM for short). In particular, the compensating material can also be designed to be electrically insulating in order to create electrical insulation. In particular, this material can preferably be selected from an epoxide or a silicone or a polyurethane (or PU for short).

Insbesondere kann das Ausgleichselement vor einer Anordnung des ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements oder des zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements in der Aufnahme aufgenommen sein. Durch ein Einführen des ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements oder des zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements kann sich das Ausgleichselement in der Aufnahme verteilen und dadurch eine zuverlässige Wärmeübertragung ausbilden. Insbesondere ist das Ausgleichsmaterial elastisch oder plastisch verformbar ausgebildet.In particular, the compensating element can be accommodated in the receptacle before the first electrically conductive connecting element or the second electrically conductive connecting element is arranged. By inserting the first electrically conductive connection element or the second electrically conductive connection element, the compensating element can be distributed in the receptacle and thereby form a reliable heat transfer. In particular, the compensating material is designed to be elastic or plastically deformable.

Es ist vorteilhaft, wenn die Aufnahme an einer Seitenfläche des Gehäuses des Batteriemoduls angeordnet ist. Zudem könnte es auch vorteilhaft sein, wenn die Aufnahme an einer Bodenfläche des Gehäuses des Batteriemoduls ausgebildet ist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass unter einer Bodenfläche die während eines ordnungsgemäßen Gebrauchs unten angeordnete Unterseite des Batteriemoduls verstanden sein sollen. Dementsprechend soll eine Seitenfläche senkrecht zu der Unterseite angeordnet sein.It is advantageous if the receptacle is arranged on a side face of the housing of the battery module. In addition, it could also be advantageous if the receptacle is formed on a bottom surface of the housing of the battery module. At this point it should be noted that a floor surface should be understood to mean the underside of the battery module which is arranged underneath during proper use. Accordingly, a side surface should be arranged perpendicularly to the underside.

Besonders bevorzugt sind das erste elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement und das zweite elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement ausgebildet aus einem Material, welches ausgewählt ist aus Kupfer oder Aluminium oder Keramik. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders zuverlässige Wärmeabfuhr aufgrund einer vergleichbar hohen Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung gestellt werden kann.Particularly preferably, the first electrically conductive connection element and the second electrically conductive connection element are made of a material that is selected from copper or aluminum or ceramic. This offers the advantage that a particularly reliable heat dissipation can be provided due to a comparably high thermal conductivity.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das Gehäuse des Batteriemoduls ein Temperierelement umfasst. Beispielsweise kann das Batteriemodul dazu, einen von Temperierfluid durchströmbaren Temperierraum ausbilden. Das Temperierelement ist dabei bevorzugt an einer Unterseite des Batteriemoduls angeordnet. Ferner kann das Temperierelement auch als Temperierplatte ausgebildet sein, welche zusätzlich zu dem Gehäuse angeordnet sein kann. Insbesondere können das Gehäuse des Batteriemoduls und/oder das Temperierelement bevorzugt aus Aluminium ausgebildet sein. Dadurch kann eine aktive Kühlung des Gehäuses des Batteriemoduls ausgebildet werden.It is particularly preferred if the housing of the battery module includes a temperature control element. For example, the battery module can form a temperature control space through which temperature control fluid can flow. The temperature control element is preferably arranged on an underside of the battery module. Furthermore, the temperature control element can also be designed as a temperature control plate, which can be arranged in addition to the housing. In particular, the housing of the battery module and/or the temperature control element can preferably be made of aluminum. As a result, active cooling of the housing of the battery module can be implemented.

Vorteilhaft ist, wenn die Aufnahme unmittelbar benachbart zu dem Temperierelement angeordnet ist. Dadurch kann Wärme besonders effektiv an das Temperierelement übertragen werden. Insbesondere kann dadurch Wärme mittels des ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements und des zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements zuverlässig an das Temperierelement übertragen werden.It is advantageous if the receptacle is arranged directly adjacent to the temperature control element. As a result, heat can be transferred particularly effectively to the temperature control element. In particular, as a result, heat can be reliably transferred to the temperature control element by means of the first electrically conductive connecting element and the second electrically conductive connecting element.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist die Schalteinrichtung unmittelbar benachbart zu der endständig angeordneten Batteriezelle angeordnet.According to a preferred aspect of the invention, the switching device is arranged directly adjacent to the battery cell arranged at the end.

Bevorzugt sind die Batteriezellen dabei als prismatische Batteriezellen ausgebildet. Prismatische Batteriezellen weisen üblicherweise sechs Seitenflächen auf, wobei gegenüberliegende Seitenflächen jeweils im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sind. Unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Seitenflächen sind dabei jeweils im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet. Die Batteriezellen sind dabei in der Art angeordnet, dass diese bevorzugt mit ihren jeweils größten Seitenflächen in einer Längsrichtung des Batteriemoduls benachbart zueinander angeordnet sind.The battery cells are preferably designed as prismatic battery cells. Prismatic battery cells usually have six side surfaces, with opposite side surfaces being arranged essentially parallel to one another and being of essentially the same size. Side surfaces arranged directly adjacent to one another are in this case arranged essentially at right angles to one another. The battery cells are arranged in such a way that they are preferably arranged adjacent to one another with their respective largest side surfaces in a longitudinal direction of the battery module.

Die Schalteinrichtung ist hierbei insbesondere unmittelbar benachbart zu einer größten Seitenfläche einer in der Längsrichtung endständig angeordneten Batteriezelle angeordnet. An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass endständig angeordnet auch elektrisch endständig angeordnet bedeuten kann. Eine endständige Anordnung bietet insbesondere den Vorteil, dass eine kurze elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschluss der Schalteinrichtung und dem Spannungsabgriff der endständigen Batteriezelle auszubilden ist.In this case, the switching device is in particular directly adjacent to one of the largest sides surface of a battery cell arranged at the end in the longitudinal direction. It should also be noted at this point that arranged at the end can also mean arranged at the end electrically. A terminal arrangement offers the particular advantage that a short electrically conductive connection must be formed between the first connection of the switching device and the voltage tap of the terminal battery cell.

Besonders vorteilhaft ist, dass mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform insbesondere innerhalb der Schalteinrichtung während des Betriebs erzeugte Wärme mittels des ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements und des zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselements über die jeweilige Aufnahme an das Gehäuse des Batteriemoduls abgeführt werden kann. Dadurch kann beispielsweise die Lebensdauer der Schalteinrichtung erhöht werden und/oder kann die Schalteinrichtung an vergleichbar höhere Anforderungen an das Batteriemodul insbesondere hinsichtlich des maximalen Stromflusses angepasst werden.It is particularly advantageous that with an embodiment according to the invention, heat generated in particular within the switching device during operation can be dissipated by means of the first electrically conductive connecting element and the second electrically conductive connecting element via the respective receptacle to the housing of the battery module. As a result, for example, the service life of the switching device can be increased and/or the switching device can be adapted to comparably higher demands on the battery module, in particular with regard to the maximum current flow.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass der erste Anschluss der Schalteinrichtung und das erste elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement gemeinsam auch einteilig ausgebildet sein können und dass der zweite Anschluss der Schalteinrichtung und zweite elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement gemeinsam auch einteilig ausgebildet sein können.At this point it should be noted that the first connection of the switching device and the first electrically conductive connecting element can also be designed in one piece and that the second connection of the switching device and second electrically conductive connecting element can also be designed in one piece.

Insgesamt bietet eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Batteriemoduls mit einer Mehrzahl an Batteriezellen den Vorteil, dass im Falle eines Kurzschlusses zwischen dem ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselement und der endständig angeordneten Batteriezelle eine Sicherung auch bei einer geöffneten Schalteinrichtung gewährleistet ist. Überdies kann das Sicherungselement auch eine Wärmeleitung zwischen der endständigen Batteriezelle und der Schalteinrichtung verringern.Overall, an embodiment of the battery module according to the invention with a plurality of battery cells offers the advantage that in the event of a short circuit between the first electrically conductive connecting element and the battery cell arranged at the end, a fuse is ensured even when the switching device is open. In addition, the fuse element can also reduce heat conduction between the terminal battery cell and the switching device.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls mit einer Mehrzahl an Batteriezellen. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet. Zudem sind die Batteriezellen jeweils elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet.The subject matter of the present invention is also a method for producing a battery module with a plurality of battery cells. The battery cells are designed in particular as lithium-ion battery cells. In addition, the battery cells are each electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel.

Dabei wird ein erstes elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement elektrisch leitend mit einem ersten Abschluss einer Schalteinrichtung und einem ersten Anschluss eines Sicherungselements verbunden. Ein zweiter Anschluss des Sicherungselements wird elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff einer endständig angeordneten Batteriezelle verbunden. Weiterhin wird ein zweites elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement elektrisch leitend mit einem zweiten Anschluss der Schalteinrichtung und einem Spannungsabgriff des Batteriemoduls verbunden. Das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement können weiterhin wärmeleitend in einer Aufnahme des Gehäuses des Batteriemoduls aufgenommen werden.In this case, a first electrically conductive connecting element is electrically conductively connected to a first termination of a switching device and a first terminal of a fuse element. A second terminal of the fuse element is electrically conductively connected to a voltage tap of a battery cell arranged at the end. Furthermore, a second electrically conductive connecting element is electrically conductively connected to a second terminal of the switching device and a voltage tap of the battery module. The first connecting element and/or the second connecting element can also be accommodated in a heat-conductive manner in a receptacle of the housing of the battery module.

Insbesondere ist das Verfahren ein Verfahren zur Herstellung eines eben beschriebenen erfindungsgemäßen Batteriemoduls, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch für den im Zusammenhang dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen weitergebildet werden kann.In particular, the method is a method for producing a battery module according to the invention just described, so that the method according to the invention can also be developed for the advantageous developments described in connection with the battery module according to the invention.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigt:

  • 1 einen Ausschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Batteriemoduls in einer perspektivischen Ansicht,
  • 2 einen Ausschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Batteriemoduls in einer perspektivischen Ansicht und
  • 3 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriemoduls.
It shows:
  • 1 a section of a first embodiment of a battery module according to the invention in a perspective view,
  • 2 a detail of a second embodiment of a battery module according to the invention in a perspective view and
  • 3 in a plan view an embodiment of a battery module according to the invention.

1 zeigt einen Ausschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Batteriemoduls 1 in einer perspektivischen Ansicht und 2 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Batteriemoduls 1 in einer perspektivischen Ansicht. 1 shows a detail of a first embodiment of a battery module 1 according to the invention in a perspective view and 2 shows a detail of a second embodiment of a battery module 1 according to the invention in a perspective view.

Die 1 und 2 sollen im Folgenden gemeinsam beschrieben sein.the 1 and 2 are to be described together below.

Das Batteriemodul 1 umfasst eine Mehrzahl an Batteriezellen 2, von denen in der 2 exemplarisch eine Batteriezelle 2 gezeigt ist. Die Batteriezellen 2 sind dabei insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen 20 ausgebildet. Zudem sind die Batteriezellen 2 als prismatische Batteriezellen 200 ausgebildet. Die in der 1 zu erkennende Batteriezelle 2 ist dabei insbesondere eine endständig angeordnete Batteriezelle 21.The battery module 1 includes a plurality of battery cells 2, of which in the 2 a battery cell 2 is shown as an example. In this case, the battery cells 2 are designed in particular as lithium-ion battery cells 20 . In addition, the battery cells 2 are designed as prismatic battery cells 200 . The one in the 1 The battery cell 2 to be identified is in particular a battery cell 21 arranged at the end.

Dabei sind die Batteriezellen 2 jeweils elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet.The battery cells 2 are each electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel.

Weiterhin umfasst das Batteriemodul 1 eine Schalteinrichtung 3. Die Schalteinrichtung 3 weist einen ersten Anschluss 31 und einen zweiten Anschluss 32 auf. The battery module 1 also includes a switching device 3 . The switching device 3 has a first connection 31 and a second connection 32 .

Ferner umfasst das Batteriemodul 1 ein Sicherungselement 5. Das Sicherungselement 5 weist einen ersten Anschluss 51 und einen zweiten Anschluss 52 auf.Furthermore, the battery module 1 comprises a fuse element 5. The fuse element 5 has a first connection 51 and a second connection 52.

Zudem umfasst das Batteriemodul 1 ein erstes Verbindungselement 41 und ein zweites Verbindungselement 42. Das erste Verbindungselement 41 und das zweite Verbindungselement 42 sind dabei jeweils elektrisch leitend ausgebildet. Das erste Verbindungselement 41 und das zweite Verbindungselement 42 sind dabei bspw. aus Kupfer oder aus Aluminium oder aus einer Keramik ausgebildet.In addition, the battery module 1 includes a first connecting element 41 and a second connecting element 42. The first connecting element 41 and the second connecting element 42 are each designed to be electrically conductive. The first connecting element 41 and the second connecting element 42 are made, for example, from copper or from aluminum or from a ceramic.

Das erste Verbindungselement 41 verbindet den ersten Anschluss 31 der Schalteinrichtung 3 elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss 51 des Sicherungselements 5. Der zweite Anschluss 52 des Sicherungselements 5 ist mit einem Spannungsabgriff 61 der endständig angeordneten Batteriezelle 21 elektrisch leitend verbunden.The first connecting element 41 electrically conductively connects the first terminal 31 of the switching device 3 to the first terminal 51 of the fuse element 5. The second terminal 52 of the fuse element 5 is electrically conductively connected to a voltage tap 61 of the battery cell 21 arranged at the end.

Das zweite Verbindungselement 42 verbindet den zweiten Anschluss 32 der Schalteinrichtung 3 elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff 62 des Batteriemoduls 1, was aus 3 zu erkennen sein wird.The second connecting element 42 electrically conductively connects the second terminal 32 of the switching device 3 to a voltage tap 62 of the battery module 1, which 3 will be recognizable.

Weiterhin umfasst ein Gehäuse 10 des Batteriemoduls 1 Aufnahmen 7. Insbesondere weist das Batteriemodul 1 eine erste Aufnahme 71 und eine zweite Aufnahme 72 auf. Dabei ist das erste Verbindungselement 41 wärmeleitend in der ersten Aufnahme 71 aufgenommen. Weiterhin ist das zweite Verbindungselement 42 wärmeleitend in der zweiten Aufnahme 72 aufgenommen.Furthermore, a housing 10 of the battery module 1 comprises receptacles 7. In particular, the battery module 1 has a first receptacle 71 and a second receptacle 72. In this case, the first connecting element 41 is accommodated in the first receptacle 71 in a heat-conducting manner. Furthermore, the second connecting element 42 is accommodated in the second receptacle 72 in a thermally conductive manner.

Weiterhin ist zu erkennen, dass in einer Aufnahme 7 zudem ein wärmeleitend ausgebildetes Ausgleichsmaterial 8 angeordnet ist.It can also be seen that a heat-conducting compensating material 8 is also arranged in a receptacle 7 .

Die Aufnahme 7 ist dabei an einer Bodenfläche 92 des Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1 ausgebildet. Die Aufnahme 7 könnte auch an einer Seitenfläche 91 des Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1 ausgebildet sein.In this case, the receptacle 7 is formed on a bottom surface 92 of the housing 10 of the battery module 1 . The receptacle 7 could also be formed on a side surface 91 of the housing 10 of the battery module 1.

3 zeigt in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriemoduls 1. 3 shows a top view of an embodiment of a battery module 1 according to the invention.

Dabei ist zunächst die Schalteinrichtung 3 mit dem ersten Anschluss 31 und dem zweiten Anschluss 32 zu erkennen. Ferner sind das erste elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement 41 und das zweite elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement 42 zu erkennen. Weiterhin ist das Sicherungselement 5 mit dem ersten Anschluss 51 und dem zweiten Anschluss 52 zu erkennen.First of all, the switching device 3 with the first connection 31 and the second connection 32 can be seen. Furthermore, the first electrically conductive connection element 41 and the second electrically conductive connection element 42 can be seen. Furthermore, the fuse element 5 with the first connection 51 and the second connection 52 can be seen.

An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt, dass der erste Anschluss 31 der Schalteinrichtung 3 elektrisch leitend mit dem ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselement 41 verbunden ist und dass der erste Anschluss 51 des Sicherungselements 5 elektrisch leitend dem ersten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselement 41 verbunden ist. Dadurch verbindet das erste elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement 51 den ersten Anschluss 31 der Schalteinrichtung 3 und den ersten Anschluss 51 des Sicherungselements 5 elektrisch leitend miteinander.At this point it should be noted again that the first terminal 31 of the switching device 3 is electrically conductively connected to the first electrically conductive connecting element 41 and that the first terminal 51 of the fuse element 5 is electrically conductively connected to the first electrically conductive connecting element 41 . As a result, the first electrically conductive connecting element 51 electrically conductively connects the first terminal 31 of the switching device 3 and the first terminal 51 of the fuse element 5 to one another.

Weiterhin sei an dieser Stelle noch einmal angemerkt, dass der zweite Anschluss 52 des Sicherungselement 5 elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff 61 einer endständig angeordneten Batteriezelle 21 elektrisch leitend verbunden ist. Dadurch ist das Sicherungselement 5 also elektrisch zwischen der endständig angeordneten Batteriezelle 21 und der Schalteinrichtung 3 angeordnet.Furthermore, it should be noted once again at this point that the second terminal 52 of the fuse element 5 is electrically conductively connected to a voltage tap 61 of a battery cell 21 arranged at the end. As a result, the fuse element 5 is therefore arranged electrically between the battery cell 21 arranged at the end and the switching device 3 .

Ferner sei an dieser Stelle noch einmal angemerkt, dass der zweite Anschluss 32 der Schalteinrichtung 3 elektrisch leitend mit den zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselement 42 verbunden ist und dass der Spannungsabgriff 62 des Batteriemoduls 1 elektrisch leitend mit dem zweiten elektrisch leitend ausgebildeten Verbindungselement 42 verbunden ist.It should also be noted at this point that the second terminal 32 of the switching device 3 is electrically conductively connected to the second electrically conductive connecting element 42 and that the voltage tap 62 of the battery module 1 is electrically conductively connected to the second electrically conductive connecting element 42.

Dadurch verbindet das zweite elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement 51 den zweiten Anschluss 32 der Schalteinrichtung 3 und den Spannungsabgriff 62 des Batteriemoduls 1 elektrisch leitend miteinander.As a result, the second electrically conductive connection element 51 electrically conductively connects the second connection 32 of the switching device 3 and the voltage tap 62 of the battery module 1 to one another.

Weiterhin sind auch die erste Aufnahme 71 und die zweite Aufnahme 72 zu erkennen, in welchen jeweils das erste elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement 41 bzw. das zweite elektrisch leitend ausgebildete Verbindungselement 42 aufgenommen sind. Zudem ist dabei das in diesen jeweils aufgenommene wärmeleitend ausgebildetes Ausgleichsmaterial 8 zu erkennen.Furthermore, the first receptacle 71 and the second receptacle 72 can also be seen, in which the first electrically conductive connecting element 41 and the second electrically conductive connecting element 42 are accommodated. In addition, the thermally conductive compensating material 8 accommodated in these can be seen.

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  • DE 102013218668 [0005]DE 102013218668 [0005]

Claims (8)

Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (2), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen (20), welche jeweils elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind, und mit einer Schalteinrichtung (3), welche einen ersten Anschluss (31) und einen zweiten Anschluss (32) aufweist, wobei ein erstes elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement (41) den ersten Anschluss (31) der Schalteinrichtung (3) elektrisch leitend mit einem ersten Anschluss (51) eines Sicherungselements (5) verbindet und ein zweiter Anschluss (52) des Sicherungselements (5) mit einem Spannungsabgriff (61) einer endständig angeordneten Batteriezelle (2, 21) elektrisch leitend verbunden ist und ein zweites elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement (42) den zweiten Anschluss (32) der Schalteinrichtung (3) elektrisch leitend mit einem Spannungsabgriff (62) des Batteriemoduls (1) verbindet.Battery module with a plurality of battery cells (2), in particular lithium-ion battery cells (20), which are each electrically conductively connected in series and/or in parallel with one another, and with a switching device (3), which having a first terminal (31) and a second terminal (32), wherein a first electrically conductive connecting element (41) electrically conductively connects the first terminal (31) of the switching device (3) to a first terminal (51) of a fuse element (5) and a second terminal (52) of the fuse element (5) to a voltage tap (61) a terminally arranged battery cell (2, 21) is electrically conductively connected and a second electrically conductive connecting element (42) electrically conductively connects the second terminal (32) of the switching device (3) to a voltage tap (62) of the battery module (1). Batteriemodul nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (41) und/oder das zweite Verbindungselement (42) wärmeleitend in einer Aufnahme (7, 71, 72) des Gehäuses (10) des Batteriemoduls (1) aufgenommen sind.Battery module according to the previous one claim 1 , characterized in that the first connecting element (41) and / or the second connecting element (42) are accommodated in a thermally conductive receptacle (7, 71, 72) of the housing (10) of the battery module (1). Batteriemodul nach dem vorhergehenden Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (7) ein wärmeleitend ausgebildetes Ausgleichsmaterial (8) aufgenommen ist.Battery module according to the previous one claim 2 , characterized in that a thermally conductive compensating material (8) is accommodated in the receptacle (7). Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (7) an einer Seitenfläche (91) des Gehäuse (10) des Batteriemoduls (1) ausgebildet ist oder dass die Aufnahme (7) an einer Bodenfläche (92) des Gehäuses (10) des Batteriemoduls (1) ausgebildet ist.Battery module according to one of the preceding claims 2 or 3 , characterized in that the receptacle (7) is formed on a side surface (91) of the housing (10) of the battery module (1) or that the receptacle (7) is formed on a bottom surface (92) of the housing (10) of the battery module (1 ) is trained. Batteriemodul nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (41) und das zweite Verbindungselement (42) aus einem Werkstoff ausgewählt aus Kupfer oder Aluminium oder Keramik ausgebildet sind.Battery module according to one of the preceding Claims 1 until 4 , characterized in that the first connecting element (41) and the second connecting element (42) are formed from a material selected from copper or aluminum or ceramics. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) des Batteriemoduls (1) ein Temperierelement umfasst.Battery module according to one of the preceding Claims 1 until 5 , characterized in that the housing (10) of the battery module (1) comprises a temperature control element. Batteriemodul nach dem vorhergehenden Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (7) unmittelbar benachbart zu dem Temperierelement angeordnet ist.Battery module according to the previous one claim 6 , characterized in that the receptacle (7) is arranged directly adjacent to the temperature control element. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (2), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen (20), welche jeweils elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind, wobei ein erstes elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement (41) mit einem ersten Anschluss (31) einer Schalteinrichtung (3) und einem ersten Anschluss (51) eines Sicherungselements (5) elektrisch leitend verbunden wird und wobei ein zweiter Anschluss (52) des Sicherungselement (5) mit einem Spannungsabgriff (61) einer endständig angeordneten Batteriezelle (2, 21) elektrisch leitend verbunden wird, und wobei ein zweites elektrisch leitend ausgebildetes Verbindungselement (42) mit einem zweiten Anschluss (32) der Schalteinrichtung (3) und einem Spannungsabgriff (62) des Batteriemoduls (1) elektrisch leitend verbunden wird.Method for producing a battery module, in particular according to one of Claims 1 until 7 , having a plurality of battery cells (2), in particular lithium-ion battery cells (20), which are each electrically conductively connected to one another in series and/or in parallel, with a first electrically conductive connecting element (41) having a first terminal (31) a switching device (3) and a first terminal (51) of a fuse element (5) and wherein a second terminal (52) of the fuse element (5) is electrically connected to a voltage tap (61) of a terminally arranged battery cell (2, 21). is conductively connected, and wherein a second electrically conductive connecting element (42) is electrically conductively connected to a second terminal (32) of the switching device (3) and a voltage tap (62) of the battery module (1).
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